資源簡介

整理與提升
一、體系構建
1．化學反應的熱效應
2．原電池原理及應用
3．電解原理及應用
電解
4．金屬的腐蝕與防護
金屬的腐蝕與防護
二、真題導向
考向一　反應熱的計算及蓋斯定律的應用
例1　(1)[2022·全國乙卷，28(1)]油氣開采、石油化工、煤化工等行業廢氣普遍含有硫化氫，需要回收處理并加以利用。回答下列問題：
已知下列反應的熱化學方程式：
①2H2S(g)＋3O2(g)===2SO2(g)＋2H2O(g)　ΔH1＝－1 036 kJ·mol－1
②4H2S(g)＋2SO2(g)===3S2(g)＋4H2O(g)　ΔH2＝94 kJ·mol－1
③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH3＝－484 kJ·mol－1
計算H2S熱分解反應④2H2S(g)===S2(g)＋2H2(g)的ΔH4＝________kJ·mol－1。
(2)[2021·湖南，16(1)]氨氣中氫含量高，是一種優良的小分子儲氫載體，且安全、易儲運，可通過下面兩種方法由氨氣得到氫氣。
方法Ⅰ.氨熱分解法制氫氣
相關化學鍵的鍵能數據
化學鍵 N≡N H—H N—H
鍵能E/(kJ·mol－1) 946 436.0 390.8
在一定溫度下，利用催化劑將NH3分解為N2和H2。
反應2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)　ΔH＝________ kJ·mol－1。
(3)[2021·廣東，19(1)]我國力爭于2030年前做到碳達峰，2060年前實現碳中和。CH4與CO2重整是CO2利用的研究熱點之一。該重整反應體系主要涉及以下反應：
(a)CH4(g)＋CO2(g) 2CO(g)＋2H2(g)　ΔH1
(b)CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)　ΔH2
(c)CH4(g) C(s)＋2H2(g)　ΔH3
(d)2CO(g) CO2(g)＋C(s)　ΔH4
(e)CO(g)＋H2(g)H2O(g)＋C(s)　ΔH5
根據蓋斯定律，反應a的ΔH1 ＝ ______________(寫出一個代數式即可)。
(4)[2021·河北，16(1)]當今，世界多國相繼規劃了碳達峰、碳中和的時間節點。因此，研發二氧化碳利用技術，降低空氣中二氧化碳含量成為研究熱點。
大氣中的二氧化碳主要來自于煤、石油及其他含碳化合物的燃燒。已知25 ℃時，相關物質的標準燃燒熱數據如表：
物質 H2(g) C(石墨，s) C6H6(l)
標準燃燒熱 ΔH/(kJ·mol－1) －285.8 －393.5 －3 267.5
則25 ℃時H2(g)和C(石墨，s)生成C6H6(l)的熱化學方程式為______________________
________________________________________________________________________。
考向二　原電池工作原理及新型電池
例2　(2022·湖南，8)海水電池在海洋能源領域備受關注，一種鋰-海水電池構造示意圖如圖。下列說法錯誤的是(　　)
A．海水起電解質溶液作用
B．N極僅發生的電極反應：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
C．玻璃陶瓷具有傳導離子和防水的功能
D．該鋰-海水電池屬于一次電池
例3　(2023·新課標卷，10)一種以V2O5和Zn為電極、Zn(CF3SO3)2水溶液為電解質的電池，其示意圖如下所示。放電時，Zn2＋可插入V2O5層間形成ZnxV2O5·nH2O。下列說法錯誤的是(　　)
A．放電時V2O5為正極
B．放電時Zn2＋由負極向正極遷移
C．充電總反應：xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O
D．充電陽極反應：ZnxV2O5·nH2O－2xe－===xZn2＋＋V2O5＋nH2O
考向三　電解池的工作原理及應用
例4　(2023·全國甲卷，12)用可再生能源電還原CO2時，采用高濃度的K＋抑制酸性電解液中的析氫反應來提高多碳產物(乙烯、乙醇等)的生成率，裝置如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A．析氫反應發生在IrOx-Ti電極上
B．Cl－從Cu電極遷移到IrOx-Ti電極
C．陰極發生的反應有：2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O
D．每轉移1 mol電子，陽極生成11.2 L氣體(標準狀況)
例5　(2022·湖北，14)含磷有機物應用廣泛。電解法可實現由白磷直接制備Li[P(CN)2]，過程如圖所示(Me為甲基)。下列說法正確的是(　　)
A．生成1 mol Li[P(CN)2]，理論上外電路需要轉移2 mol電子
B．陰極上的電極反應為：P4＋8CN－－4e－===4[P(CN)2]－
C．在電解過程中CN－向鉑電極移動
D．電解產生的H2中的氫元素來自于LiOH
考向四　金屬的腐蝕與防護
例6　(2020·江蘇，11)將金屬M連接在鋼鐵設施表面，可減緩水體中鋼鐵設施的腐蝕。在如圖所示的情境中，下列有關說法正確的是(　　)
A．陰極的電極反應式為Fe－2e－===Fe2＋
B．金屬M的活動性比Fe的活動性弱
C．鋼鐵設施表面因積累大量電子而被保護
D．鋼鐵設施在河水中的腐蝕速率比在海水中的快
整理與提升
二、
例1　(1)170　(2)90.8　(3)ΔH2＋ΔH3－ΔH5(或ΔH3－ΔH4)　(4)6C(石墨，s)＋3H2(g)===C6H6(l)　ΔH＝49.1 kJ·mol－1
例2　B　[海水中含有豐富的電解質，如氯化鈉、氯化鎂等，可作為電解質溶液，故A正確；N為正極，電極反應主要為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故B錯誤；Li為活潑金屬，易與水反應，玻璃陶瓷的作用是防止水和Li反應，并能傳導離子，故C正確；該電池不可充電，屬于一次電池，故D正確。]
例3　C　[放電時，Zn2＋可插入V2O5層間形成ZnxV2O5·nH2O，V2O5發生了還原反應，則放電時V2O5為正極，A正確；Zn為負極，放電時Zn失去電子變為Zn2＋，陽離子向正極遷移，則放電時Zn2＋由負極向正極遷移，B正確；電池在放電時的總反應為xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O，則其在充電時的總反應為ZnxV2O5·nH2O===xZn＋V2O5＋nH2O，C不正確；充電時陽極上ZnxV2O5·nH2O被氧化為V2O5，則陽極的電極反應為ZnxV2O5·nH2O－2xe－===xZn2＋＋V2O5＋nH2O，D正確。]
例4　C　[析氫反應為還原反應，應在陰極發生，即在銅電極上發生，故A錯誤；離子交換膜為質子交換膜，只允許氫離子通過，Cl－不能通過，故B錯誤；銅電極為陰極，酸性條件下二氧化碳在陰極得到電子發生還原反應生成乙烯、乙醇等，電極反應式有2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O，故C正確；水在陽極失去電子發生氧化反應生成氧氣和氫離子，電極反應式為2H2O－4e—===O2↑＋4H＋，每轉移1 mol電子，生成0.25 mol O2，在標準狀況下體積為5.6 L，故D錯誤。]
例5　D　[石墨電極為陽極，對應的電極反應式為P4＋8CN－－4e－===4[P(CN)2]－，則生成1 mol Li[P(CN)2]，理論上外電路需要轉移1 mol電子，A錯誤；陰極上發生還原反應，應該得電子，電極反應式為2HCN＋2e－===H2↑＋2CN－，B錯誤；石墨電極為陽極，鉑電極為陰極，CN－應該向陽極移動，即移向石墨電極，C錯誤；由所給圖示可知HCN在陰極放電，產生CN－和H2，而HCN中的H來自于LiOH，則電解產生的H2中的氫元素來自于LiOH，D正確。]
例6　C(共35張PPT)
整理與提升
專題1　
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內容索引
一、體系構建
二、真題導向
體系構建
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一
1.化學反應的熱效應
一
體系構建
化
學
反
應
的
熱
效
應
化學反應中
的熱量變化
本質原因：化學反應是舊鍵斷裂和新鍵形成的過程
焓變：符號為ΔH，單位是kJ·mol－1或J·mol－1
吸熱反應：ΔH>0
放熱反應：ΔH<0
反應熱的測量：一般利用量熱計進行測量
反應熱的計算：可利用蓋斯定律計算無法直接測量
　的反應熱
化
學
反
應
的
熱
效
應
熱化學
方程式
概念：能夠表示反應熱的化學方程式
書寫
①注明各物質的聚集狀態
②化學計量數可以是整數，也可以是分數
③注明溫度、壓強[25 ℃(即298 K)、101 kPa時
　可以不注明]
④標出ΔH的數值、符號和單位
應用：反應熱計算的依據
化
學
反
應
的
熱
效
應
燃料的燃
燒利用
①標準燃燒熱：在101 kPa下，1 mol物質完全燃燒的
　反應熱
②熱值：1 g物質完全燃燒的反應熱
2.原電池原理及應用
原電池工作原理
能量變化：化學能轉化為電能
形成條件：①兩個活潑性不同的電極；②電
　　　　　解質溶液或熔融電解質；③閉合
　　　　　回路；④自發的氧化還原反應
反應原理
化學電源：一次電池、二次電池、燃料電池等
原
電
池
3.電解原理及應用
概念：在直流電的作用下，在兩電極上分別發生氧化反應和
　　　還原反應的過程
電解池
電解
能量變化：電能轉化為化學能
形成條件：①與直流電源相連的兩個電極；②電解
　　　　　質溶液；③閉合回路
反應原理
電解
應用
氯堿工業：2NaCl＋2H2O　　　2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
電鍍
概念：應用電解的原理在某些金屬或其他材料
　　　制品表面鍍上一薄層其他金屬或合金的
　　　過程
形成條件：①待鍍金屬制品作陰極；②鍍層金
　　　　　屬作陽極；③電解質溶液中含有鍍
　　　　　層金屬離子
銅的電解精煉
4.金屬的腐蝕與防護
金屬的腐
蝕與防護
金屬腐蝕
化學腐蝕
電化學腐蝕
析氫腐蝕
吸氧腐蝕
金屬防護
電化學防護
犧牲陽極的陰極保護法
外加電流的陰極保護法
改變金屬組成或結構、在表面覆蓋保護層等
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真題導向
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二
考向一　反應熱的計算及蓋斯定律的應用
例1　(1)[2022·全國乙卷，28(1)]油氣開采、石油化工、煤化工等行業廢氣普遍含有硫化氫，需要回收處理并加以利用。回答下列問題：
已知下列反應的熱化學方程式：
①2H2S(g)＋3O2(g)===2SO2(g)＋2H2O(g)　ΔH1＝－1 036 kJ·mol－1
②4H2S(g)＋2SO2(g)===3S2(g)＋4H2O(g)　ΔH2＝94 kJ·mol－1
③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH3＝－484 kJ·mol－1
計算H2S熱分解反應④2H2S(g)===S2(g)＋2H2(g)的ΔH4＝______kJ·mol－1。
二
真題導向
170
(2)[2021·湖南，16(1)]氨氣中氫含量高，是一種優良的小分子儲氫載體，且安全、易儲運，可通過下面兩種方法由氨氣得到氫氣。
方法Ⅰ.氨熱分解法制氫氣
相關化學鍵的鍵能數據
化學鍵 N≡N H—H N—H
鍵能E/(kJ·mol－1) 946 436.0 390.8
在一定溫度下，利用催化劑將NH3分解為N2和H2。
反應2NH3(g) N2(g)＋3H2(g)　ΔH＝________ kJ·mol－1。
化學鍵 N≡N H—H N—H
鍵能E/(kJ·mol－1) 946 436.0 390.8
90.8
根據反應熱＝反應物的總鍵能－生成物的總鍵能，2NH3(g) N2(g)＋3H2(g)　ΔH＝390.8 kJ·mol－1×3×2－(946 kJ·mol－1＋436.0 kJ·mol－1
×3)＝90.8 kJ·mol－1。
(3)[2021·廣東，19(1)]我國力爭于2030年前做到碳達峰，2060年前實現碳中和。CH4與CO2重整是CO2利用的研究熱點之一。該重整反應體系主要涉及以下反應：
(a)CH4(g)＋CO2(g) 2CO(g)＋2H2(g)　ΔH1
(b)CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)　ΔH2
(c)CH4(g) C(s)＋2H2(g)　ΔH3
(d)2CO(g) CO2(g)＋C(s)　ΔH4
(e)CO(g)＋H2(g) H2O(g)＋C(s)　ΔH5
根據蓋斯定律，反應a的ΔH1＝______________________________(寫出一個代數式即可)。
ΔH2＋ΔH3－ΔH5(或ΔH3－ΔH4)
根據題目所給出的反應方程式關系可知，a＝b＋c－e＝c－d，根據蓋斯定律有ΔH1＝ΔH2＋ΔH3－ΔH5＝ΔH3－ΔH4。
(4)[2021·河北，16(1)]當今，世界多國相繼規劃了碳達峰、碳中和的時間節點。因此，研發二氧化碳利用技術，降低空氣中二氧化碳含量成為研究熱點。
大氣中的二氧化碳主要來自于煤、石油及其他含碳化合物的燃燒。已知25 ℃時，相關物質的標準燃燒熱數據如表：
物質 H2(g) C(石墨，s) C6H6(l)
標準燃燒熱ΔH/(kJ·mol－1) －285.8 －393.5 －3 267.5
則25 ℃時H2(g)和C(石墨，s)生成C6H6(l)的熱化學方程式為__________
_____________________________________。
物質 H2(g) C(石墨，s) C6H6(l)
標準燃燒熱ΔH/(kJ·mol－1) －285.8 －393.5 －3 267.5
6C(石墨，s)
＋3H2(g)===C6H6(l)　ΔH＝49.1 kJ·mol－1
物質 H2(g) C(石墨，s) C6H6(l)
標準燃燒熱ΔH/(kJ·mol－1) －285.8 －393.5 －3 267.5
根據蓋斯定律，①×6＋②×3－③得反應：6C(石墨，s)＋3H2(g)===
C6H6(l)　ΔH＝(－393.5 kJ·mol－1)×6＋(－285.8 kJ·mol－1)×3－
(－3 267.5 kJ·mol－1)＝49.1 kJ·mol－1。
物質 H2(g) C(石墨，s) C6H6(l)
標準燃燒熱ΔH/(kJ·mol－1) －285.8 －393.5 －3 267.5
考向二　原電池工作原理及新型電池
例2　(2022·湖南，8)海水電池在海洋能源領域備受關注，一種鋰-海水電池構造示意圖如圖。下列說法錯誤的是
A.海水起電解質溶液作用
B.N極僅發生的電極反應：2H2O＋2e－===2OH－＋
　H2↑
C.玻璃陶瓷具有傳導離子和防水的功能
D.該鋰-海水電池屬于一次電池
√
海水中含有豐富的電解質，如氯化鈉、氯化鎂等，
可作為電解質溶液，故A正確；
N為正極，電極反應主要為O2＋2H2O＋4e－===
4OH－，故B錯誤；
Li為活潑金屬，易與水反應，玻璃陶瓷的作用是防止水和Li反應，并能傳導離子，故C正確；
該電池不可充電，屬于一次電池，故D正確。
例3　(2023·新課標卷，10)一種以V2O5和Zn為電極、Zn(CF3SO3)2水溶液為電解質的電池，其示意圖如下所示。放電時，Zn2＋可插入V2O5層間形成ZnxV2O5·nH2O。下列說法錯誤的是
A.放電時V2O5為正極
B.放電時Zn2＋由負極向正極遷移
C.充電總反應：xZn＋V2O5＋nH2O===
　ZnxV2O5·nH2O
D.充電陽極反應：ZnxV2O5·nH2O－2xe－===xZn2＋＋V2O5＋nH2O
√
放電時，Zn2＋可插入V2O5層間形成
ZnxV2O5·nH2O，V2O5發生了還原反應，
則放電時V2O5為正極，A正確；
Zn為負極，放電時Zn失去電子變為Zn2＋，
陽離子向正極遷移，則放電時Zn2＋由負極向正極遷移，B正確；
電池在放電時的總反應為xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O，則其在充電時的總反應為ZnxV2O5·nH2O===xZn＋V2O5＋nH2O，C不正確；
充電時陽極上ZnxV2O5·nH2O被氧化為V2O5，則陽極的電極反應為ZnxV2O5·nH2O－2xe－===xZn2＋＋V2O5＋nH2O，D正確。
考向三　電解池的工作原理及應用
例4　(2023·全國甲卷，12)用可再生能源電還原CO2時，采用高濃度的K＋抑制酸性電解液中的析氫反應來提高多碳產物(乙烯、乙醇等)的生成率，裝置如圖所示。下列說法正確的是
A.析氫反應發生在IrOx-Ti電極上
B.Cl－從Cu電極遷移到IrOx-Ti電極
C.陰極發生的反應有：2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O
D.每轉移1 mol電子，陽極生成11.2 L氣體(標準狀況)
√
析氫反應為還原反應，應在陰極發生，
即在銅電極上發生，故A錯誤；
離子交換膜為質子交換膜，只允許氫離
子通過，Cl－不能通過，故B錯誤；
銅電極為陰極，酸性條件下二氧化碳在陰極得到電子發生還原反應生成乙烯、乙醇等，電極反應式有2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O，故C正確；
水在陽極失去電子發生氧化反應生成氧氣和氫離子，電極反應式為2H2O－4e—===O2↑＋4H＋，每轉移1 mol電子，生成0.25 mol O2，在標準狀況下體積為5.6 L，故D錯誤。
例5　(2022·湖北，14)含磷有機物應用廣泛。電解法可實現由白磷直接制備Li[P(CN)2]，過程如圖所示(Me為甲基)。下列說法正確的是
A.生成1 mol Li[P(CN)2]，理論上外電路需要
　轉移2 mol電子
B.陰極上的電極反應為：P4＋8CN－－4e－===
　4[P(CN)2]－
C.在電解過程中CN－向鉑電極移動
D.電解產生的H2中的氫元素來自于LiOH
√
石墨電極為陽極，對應的電極反應式為P4＋
8CN－－4e－===4[P(CN)2]－，則生成1 mol
Li[P(CN)2]，理論上外電路需要轉移1 mol電子，
A錯誤；
陰極上發生還原反應，應該得電子，電極反
應式為2HCN＋2e－===H2↑＋2CN－，B錯誤；
石墨電極為陽極，鉑電極為陰極，CN－應該
向陽極移動，即移向石墨電極，C錯誤；
由所給圖示可知HCN在陰極放電，產生CN－
和H2，而HCN中的H來自于LiOH，則電解產
生的H2中的氫元素來自于LiOH，D正確。
考向四　金屬的腐蝕與防護
例6　(2020·江蘇，11)將金屬M連接在鋼鐵設施表面，可減緩水體中鋼鐵設施的腐蝕。在如圖所示的情境中，下列有關說法正確的是
A.陰極的電極反應式為Fe－2e－===Fe2＋
B.金屬M的活動性比Fe的活動性弱
C.鋼鐵設施表面因積累大量電子而被保護
D.鋼鐵設施在河水中的腐蝕速率比在海水中的快
√
陰極得電子，A錯誤；
金屬M失電子，其活動性應比鐵強，B錯誤；
M失去的電子流入鋼鐵設施表面，鋼鐵設施不易
失去電子而被保護，C正確；
海水中所含電解質的濃度遠大于河水中的，因此鋼鐵設施在海水中被腐蝕的速率快，D錯誤。
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